程彪的开题报告

毕业设计 /论文 开 题 报 告 课 题 名 称 疲劳驾驶提醒器设计 院 系 信息科学与工程学院 专 业 班 通信工程 0901 班 姓 名 程 彪 评 分 指 导 教 师 王军舰 华中科技大学武昌分校 毕业论文开题报告撰写要求 1.开题报告的主要内容 1） 课题研究的目的和意义； 2）课题 研究的主要内容； 3）研究方法； 4）实施计划。 5）主要参考文献：不少于 5 篇，其中外文文献不少于 1 篇。 2 撰写开题报告时，所选课题的课题名称不得多于 25 个汉字，课题研究份量要适当， 研究内容中必须有自己的见解和观点。 3.开题报告的字数 不少于 2000 字（艺术类专业不少于 1000 字），格式按华中科技大学武昌分校本科毕业设 计 /论文撰写规范的要求撰写。 4. 指导教师和责任单位必须审查签字。 5开题报告 单独装订， 本附件为封面，后续表格请从网上下载并用 A4 纸打印后填写。 6. 此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在系在基础上提出调整方案，报学校审批后执行。 1 华中科技大学武昌分校学 生 毕业论 文 开题报 告 学生姓名 程彪 学 号 20091181009 专业班级 通信 0901 班 院系 信息科学与 工程学院 指导教师 王军舰 职称 工程师 课题名称 疲劳驾驶提醒器 设计 1. 课题研究的目的和意义 1.1 课题研究目的 本次设计的目的是 设计一个防止驾驶员在驾驶过程 出现疲劳驾驶情况 的系统 。该系统采用 三星公司的 S5PV210 为主控芯片， 控制 摄像头实时采集驾驶员眼睛状态， 然后对采集到的图像进行处理并分析驾驶员是否长时间闭上眼睛 。 一旦出现该情况立即给予 声光提醒；若驾驶员仍处于闭眼状态，随即增大提醒音量。 从而防止驾驶员在驾驶过程中打瞌睡，在一定程度上可以提高驾驶安全系数，减少疲劳驾驶的出现。 1.2 课题研究意义 随着社会经济的发展 ， 机动车辆与日俱增 。据统计，我国的汽车销量已在世界上排名第一， 由此可见我国 交通业 的 繁荣 兴盛。但由 此引发的交通 安全问题 也 越来越受到人们 的 关注 ，并且 逐渐成为了制约我国交通业发展的因素之一 。 有关单位做过调查，综合统计各种交通事故发生的原因，最后得出导致交通事故发生的首要元凶就是疲劳驾驶 。 疲劳驾驶，是指驾驶 员 在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶技能下降的现象。驾驶 员 睡眠质量差或不足 、 长时间驾驶车辆，容易出现疲劳。驾驶疲劳会影响到驾驶 员 的注意 力 、感觉、知觉、思维 能力 、判断 能力 、意志、决定和运动等诸 多 方面。疲劳后继续驾驶车辆，会感到困倦瞌睡 、 四肢无力 、 注意力 不集中 、 判断能力下降 、 甚至出现精神恍惚或瞬间记忆消失 等现象。极易引发 动作迟误或过早，操作停顿或修正时间不当等不安全因素 。因此在这种情况下， 发生道路交通事故 的概率很高 。 因此，为 了 减少疲劳驾驶而引起的交通事故 ， 保障人们的人身安全，研究有效的方法来实时检测驾驶员的疲劳状态是非常必要 且 具有重要意义的。本作品将目前正处于研究热门的数字图像处理技术应用到疲劳驾驶检测判别 中去 ，并根据判别结果进行预警处理 。在具有一定的 创新性 的 同时也能有效的防止疲劳驾驶，提高交通安全，很有社会意义。 2 2课题 研究 的 主要内容 方案一 ： 使用 DSP 芯片实现 。 DSP 由于具备硬件浮点运算器，速度 性 能 相较于其他MCU 有一定优势 ， 特别是 在图像处理方面相当强大，但 DSP 的成本较高 ,而且 开发难度相对比较大 。 特别是有一些 C 语言的 关于视觉识别的函数库要移植到 DSP 上的话，工作量相对来说会比较大。 方案二： 采用 FPGA 芯片实现。 FPGA 能 够 实现对数据的并行处理，从而大大提高了系统的效率与实时响应速率。但是 整个系统的逻辑关系十分复杂，用 VHDL 语言实现起来十分繁琐。并且 FPGA 芯片的成本与 DSP 不相上下。 方案三： 采用 ARM 芯片实现。 ARM 在 C 语言的开发环境下，具 有丰富的关于图像识别和人脸识别方面的函数库， 可以大大缩短 开发流程 。并且 ARM 芯片也具有 性能高、成本低和能耗省 的特点，因此它十分适合在工业控制、消费类多媒体和移动式应用等领域进行开发。 综上所述， 本次设计 采用方案三 。本次设计过程将分为三个阶段。 第一 阶段主要研究 S5PV210 芯片的摄像头接口和液晶屏接口 ,完成从摄像头采集图像并在液晶屏上显示的过程 ；第二阶段主要研究面部识别的算法，完成从背景中识别出人脸部分然后分析出眼睛状态的过程；第三阶段用于整体调试检测系统，并进行一些扩展，例如加上测距模块，当车辆前方有障碍物时，采取紧急制动或绕行等措施。 硬件分为采集部分、处理部分和 输出 部分三 块， 硬件结构图如下所示： 主 控 芯 片摄 像 头液 晶 屏采 集 部 分 处 理 部 分 输 出 部 分声 光 报 警 图 1 硬件结构框图 各部分功能为： （ 1） 摄像头部分： 摄像头采用 常见的 USB 摄像头 ， 它 具有高敏感度 、 低功耗 、 高分辨率 （ 最高 640 480 pixels）、 支持大量常用的图像格式、支持自动 图像控制等优点 。该部分的主要功能是实时采集驾驶员的图像，图像中应包含驾驶员的面部，以便后续部分进行分析。 （ 2） 主控芯片模块 : 主控芯片 采用 三星公司开发的 S5PV210 处理器 ，这 是一款基 3 于 ARM Cortex-A8 内核的 64/32 bit 嵌入式处理器 ， 主频 可达 1GHz， 具备 多个 USB 接口 ，适用于对功率和成本都较 敏感的嵌入式系统。 该部分的主要功能是：在系统初始化部分，完成 对 USB 摄像头 参数 的配置 ，包含输出数据的格式与分辨率标准 等，使摄像头按 系统要求 输出图像数据；然后将图像在液晶屏上显示，并对数据进行分析得出 驾驶员眼睛的状态；若出现眼睛长闭的情况，则给出相应声光报警。 （ 3） 显示部分 ： 液晶屏采用开发板上自带的统宝 3.5 寸 TFT 液晶屏， 像素为240*320,16 位真彩。 该部分用来显示摄像头采集的图像，另外还可以即时给出系统运行状态的信息与报错信息，方便调试时参考。 （ 4） 报警 模块： 声音报警部分采用蜂鸣器，可以由 S5PV210 输出 PWM 信号来调节报警声音大小，光亮报警部分使用普通发光二极管来模拟。 以上是对硬件部分 的 介绍，软件部分 主要分为：系统初始化部分、液晶屏驱动部分、摄像头驱动部分、面部识别部分、报警输出部 分等五个部分。 软件流程图如下所示： 4 图 2 软件流程图 开始系统时钟初始化内存管理单元初始化串口 0 初始化液晶屏初始化复位摄像头并写入参数串口输出失败信息测试摄像头停止串口输出提示信息处理图像数据选出人脸部分分析面部数据找出眼睛部分判断眼睛状态定时一段时间再次判断眼睛状态打开蜂鸣器点亮二极管再次判断眼睛状态加大蜂鸣器声音失败成功闭合睁开睁开闭合睁开闭合关闭蜂鸣器熄灭二极管 5 3研究方法 首先要确定本次设计所需要的相关 知识，然后就这些知识查找 资料，进而对相关知识进行初步的了解和把握。本次设计 最大的难点在于 面部识别部分，需要查阅相关学科的文献资料，并且灵活运用面部识别方面的函数库 。 另外 ， 还需 要通过自己所学到 有关于 各种传感器及嵌入式 的知识 来进行编程 ， 最后需要对整个系统进行相应的排错调试 ，从而 完成本次设计。 首先进行技术设计可行性分析、论证，然后 根据课题要求进行编程， 最后 进行检测以及调试。 4实施计 划 （ 1） 第 1-2 周 开题阶段，撰写开题报告、外文文献翻译 。 （ 2） 第 3-4 周 提交开题报告、外文文献翻译，完成开题答辩 。 （ 3） 第 5-6 周 查阅资料，方案设计 。 （ 4） 第 7-10 周 拟定的课题实施方案，进行深入研究，基本完成毕业设计 /论文工作 。 （ 5） 第 11 周 软硬件修改、系统调试，课题中期检查 。 （ 6） 第 12 周 课题验收 。 （ 7） 第 13-14 周 撰写论文初稿、提交初稿修改论文并定稿 。 （ 8） 第 15 周 答辩资格审查，毕业答辩 。 6 5主要参考文献 1 王黎明，陈双桥等 .ARM9 嵌入式系统开发与实践 .北京 :北京航天航空大学出版社，2008. 2 韩超 .嵌入式 GUI开发设计 .北京 :电子工业出版社 ,2009. 3 王宇行 .ARM 程序分析与设计 .北京 :北京航天航空大学出版社 ,2008. 4 黄志伟，邓月明等 .ARM9 嵌入式系统设计基础教程 .北京 :北京航天航空大学出版社 ,2008. 5 Samsung Electronics.S3C2440A 32-Bit CMOS M